Manuale Biogas - Centro Ricerche Produzioni Animali S.p.A.

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ENERgIA dAl bIOgAS PROdOTTO dA EFFluENTI ZOOTEcNIcI, bIOMASSE dEdIcATE E dI ScARTO 22 4.1 cOdIgESTIONE La codigestione di effluenti zootecnici con altri scarti organici al fine di au- mentare la produzione di biogas è pratica standard in Europa ormai da diversi anni. L’interesse che spinge gli operatori del settore verso la codigestione è costituito principalmente dal fatto che la vendita della maggior quantità di elettricità prodotta, unitamente agli introiti ricevuti dai produttori del rifiuto organico utilizzato come co-substrato, permette di ottenere guadagni maggiori. Nelle piccole e medie strutture aziendali, in particolare, l’utilizzo della codigestione può notevolmente migliorare l’economia globale in quanto gli aumentati guadagni consentono di bilanciare anche i maggiori investimen- ti necessari e i costi sostenuti per rendere idoneo l’impianto al trattamento di più scarti (alcuni dei quali sono anche soggetti a restrizioni di legge che obbligano a costosi pre-trattamenti). La miscelazione di diversi prodotti consente di compensare le fluttuazioni di massa stagionali dei rifiuti, di evitare sovraccarichi o al contrario carichi inferiori alla capacità stessa del digestore e di mantenere quindi più stabile e costante il processo. Diversi problemi infatti possono nascere da un utilizzo non congruo delle diverse matrici; un’aggiunta incontrollata di olii e grassi contenuti nello scarto, ad esempio, può determina- re un’eccessiva formazione di schiume, mentre rifiuti contenenti considerevoli quantità di inerti, quali sabbia, pietre e terra, possono favorire la formazione di sedimento nel digestore e accumulo di materiali inerti con conseguente riduzione del volume attivo del reattore o blocco di valvole e tubazioni, invece un quantitativo eccessivo di deiezioni avicole può causare tossicità alla flora metanigena a causa di una concentrazione eccessiva di ammoniaca. Le matrici attualmente più utilizzate nella codigestione con effluenti zootecnici sono gli scarti organici agroindustriali e le colture energetiche. Gli scarti organici da utilizzare come co-substrati provengono dalle più svariate fonti e possiedono quindi forti differenze nella composizione chimica e nella biode- gradibiltà. Alcune sostanze (quali percolati, acque reflue, fanghi, olii, grassi e siero) sono facilmente degradabili mediante digestione anaerobica senza richiedere particolari pre-trattamenti, mentre altre (quali gli scarti di macellazione, sostanze ad elevato tenore proteico) necessitano di essere fortemente diluite con il substrato base (effluenti zootecnici liquidi), in quanto possono formare metaboliti inibitori del processo (ad esempio l’ammoniaca). Una va- sta gamma di matrici richiede step vari di pre-trattamento quali, ad esempio, il rifiuto organico da raccolta differenziata, gli alimenti avanzati e/o scaduti, gli scarti mercatali, i residui agricoli, gli scarti di macellazione. Nel caso di codigestione con i liquami zootecnici di colture energetiche e/o scarti organici agroindustriali, è necessaria la presenza in testa al digestore di un sistema di alimentazione che tagli e sminuzzi i co-substrati, e ne consenta la dosatura e la pesatura. A tal fine negli ultimi anni si è sviluppata molto la tecnica “ad introduzione diretta” nel digestore anaerobico, di cui si riportano alcuni esempi nella figura 2. Figura 2 – Sistemi di carica diretta delle frazioni solide. (Fonte: Weiland P., Rieger C., Ehrmann T. – 2003) Alimentazione con coclea Alimentazione con pistone Substrato solido Substrato solido Sistema a flusso Substrato solido Digestore Digestore Digestore Nel caso di codigestione della frazione organica da raccolta differenziata dei rifiuti urbani (forsu), tra i pre-trattamenti di tipo innovativo di recente com- parsa sul mercato rientra la “pressatura/spremitura”, con l’obiettivo di disidra- tare il materiale e ridurre la quantità di coformulante necessario per l’avvio a compostaggio, con conseguente implementazione della capacità di trattamento del sistema. La frazione liquida che si produce è ottima per l’invio a digestio- MANuAlE PRATIcO 2
ENERgIA dAl bIOgAS PROdOTTO dA EFFluENTI ZOOTEcNIcI, bIOMASSE dEdIcATE E dI ScARTO 2 ne anaerobica. Allo scopo sono comparsi sul mercato sia miscelatori dotati di coclea aggiuntiva per la pressatura, sia presse singole operanti a punto fisso. Il ricorso a tale pre-trattamento è peraltro limitato, anche in relazione alla ancora ridotta presenza di impianti a doppia linea anaerobica-aerobica, in Italia. Tuttavia si tratta di una tematica intorno alla quale c’è grande interesse. A tali operazioni se ne possono aggiungere altre, specifiche per quei casi in cui si intendono recuperare partite di prodotti alimentari inscatolati difettosi e/o scaduti (conserve vegetali, succhi di frutta, condimenti, ecc.). A tale scopo il mercato offre una macchina specifica, definita “idropulper” o “selezionatore a umido”, dedicata alla selezione di rifiuti organici eterogenei che consente di separare la parte organica dalle restanti frazioni indesiderate, quali le frazioni leggere (plastiche,ecc.) e gli inerti. Parallelamente, operatori del settore stanno mettendo a punto dispositivi aventi lo stesso scopo, ma in grado di operare senza aggiunta di acqua. Foto 5 - Impianto di codigestione di effluenti zootecnici, colture energetiche e biomasse di scarto, con cogeneratore di 1 MWe, a Limena (Padova). L’esperienza accumulata nel corso degli anni in studi e applicazioni sulla digestione anaerobica di diverse tipologie di biomasse di scarto e vergini ha condotto allo sviluppo di differenti tecnologie, principalmente basate sul tenore di sostanza secca del substrato alimentato al reattore. 5. TEcNOlOgIE dI dIgESTIONE ANAERObIcA APPlIcAbIlI Le tecniche di digestione anaerobica possono essere suddivise in due gruppi principali: • digestione a umido, quando il substrato in digestione ha un contenuto di sostanza secca inferiore al 10%; è questa la tecnica più diffusa, in particolare con i liquami zootecnici; • digestione a secco, quando il substrato in digestione ha un contenuto di sostanza secca superiore al 20%. Processi con valori intermedi di sostanza secca sono meno comuni e vengono in genere definiti a semisecco. Il processo di digestione anaerobica è anche suddiviso in: • processo monostadio; quando le fasi di idrolisi, fermentazione acida e metanigena avvengono contemporaneamente in un unico reattore; • processo bistadio; quando si ha un primo stadio durante il quale il substrato organico viene idrolizzato e contemporaneamente avviene la fase acida, mentre la fase metanigena avviene in un secondo momento. Una ulteriore suddivisione dei processi di digestione anaerobica può essere fatta in base al tipo di alimentazione del reattore, che può essere continua o in discontinuo, e in base al fatto che il substrato all’interno del reattore venga miscelato o venga spinto lungo l’asse longitudinale attraversando fasi di processo via via diverse (flusso a pistone o plug-flow). 25
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